JPS6055929A - 診断用ｘ線テレビジヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はＸ線撮影装置の技術分野に属し、特にディジ
タル雫ラジオグラフィを用いた診断用Ｘ線テレビジョン
装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

一般に、Ｘｉテレビジョン装置はＸ線発生源を含むＸ線
曝躬系、Ｘ線像を光学像に変換するイメージ・インテン
シファイア（以下■・Ｉと称す）。

撮像素子を含むテレビジョン撮像系、映像信号処理系、
及びテレビジョン・モニタから成る画像表示系より構成
されている。

近年、このような装置においては診断機能の向上を図る
ために、Ｘ線診断、特に血管造影検査に関し、タイム・
サブトラクション或はエネルギーＱサブトラクション等
の技法とディジタル処理技術とを応用した「ディジタル
・ラジオグラフィ」と称する技術がＸｉ診断装置に応用
されている。

〔背景技術の問題点〕

上記ディジタル・ラジオグラフィに用いられる撮像素子
の特性としては、一般に広ダイナミック・レンジ、高空
間分解能及び高速応答等が要求される。しかしながら、
例えばビジコン型撮像管の場合には、ダイナミックレン
ジを広げようとすると応答特性が悪くなり、逆に応答特
性を改善しようとするとダイナミック・レンジが狭くな
るという相反する性質がある。この事情を第１図のビジ
コンｍ撮像管動作の等価回路図を用いて説明する。

第１図において、ＣおよびＲはそれぞれ、ターゲットの
一画素当りの静電容量および漏洩抵抗である。Ｓは電子
ビームの走査を示すスイッチで、Ｒｂはビーム・インピ
ーダンスを示す。ＶＴは管外から負荷抵抗ＲＬを介して
印加される管電圧を示す。

上記回路において、ダイナミックレンジを広げるために
は、静電容ＳｔＣの値を大きくして、Ｃに畜見られる信
号電荷を増やす必要がある。しかしながら、一般に漏洩
抵抗Ｒは非常に高抵抗であるため、読み出しの際に信号
電流はｖＴ−ＲＬ−Ｃ−８−’Ｒｂ−Ｋ　−ＶＴの経路
を通って流れる。このとき、過渡応答の時定数τはτ二
ＣＸＲｂで与えられる。従って静電容量Ｃの値を大きく
すると時定数τが犬きくなシ応答時間が遅くなる。逆に
静電容ＮＣの値を小さくすると応答時間が速くなるが、
ダイナミック・レンジは狭くなる。

このように、ビジコン型撮像管においては、ダイナミッ
ク・レンジと応答時間とは相補的な関係にあり、一つの
撮像管において、両方の特性を最良にすることは、一般
に困難であυ、上記二つの特性を同時に満足する様にあ
る種の妥協によって製作された撮像管を使用しているの
が現状である。

このことは、異った撮像原理で動作する他の撮像素子に
関してもしばしば成り立つものである。

一方、ダイナミック・レンジは撮像素子の雑音にも依存
する。雑音の種類は多数あり、撮像素子の種類に応じて
主要となる雑音は異なるが、一般に信号電流を増幅する
周波数帯域幅をある程度下げることによって雑音を抑制
することは可能であり、信号の周波数帯域幅を下げると
いうことは、走査速度を下げることによって実現できる
。この具体的な方法は先に、特開昭５７−１　’９５４
４６号公報において開示されておう、ここではこの走査
モードを晟速走五モードと称すことにする。緩速走査モ
ードにおいては、一画面（以下フレームと称す）を構成
する走査線数が一定であれば、通常の走査モードに比べ
てフレーム時間が長くなる。

従って、緩速走査モードは人体頭部のように動きは持た
ないが高い空間分解能と広いダイナミック・レンジが要
求されるような診断部位の撮影に適している。一方、心
臓のように比較的高速で運動する部位を撮影する場合に
は、動きによるボケが生じるため緩速走査モードは適し
てい彦い。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、被
診断部位の性質に応じてあらかじめ用意された複数の撮
像管あるいは走査モードを使い分けることにより、常に
最良の診断情報を供給できる診断用Ｘ線テレビジョン装
置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するため、この発明はＸ線管より発せら
れ、被検体を透過したＸ線像をイメージインテンシファ
イアで光学像に変換し、この光学像に基づいてＸ線透過
像を画像表示する診断用Ｘ線テレビジョン装置において
、前記イメージインテンシファイアからの光学像を複数
方向に分配する光学像をそれぞれ入力してこれらを映像
信号に変換する複数のＸ線テレビカメラと、これらのテ
レビカメラをそれぞれ駆動する偏光・フォーカス回路と
、前記複数の映像信号の内一つを選択すると共に前記複
数の偏光・フォーカス回路の内一つを選択する切換手段
と、該選択を任意に外部から操作できる設定手段とを少
なくとも具備し、前記複数のＸ線テレビカメラの内、い
ずれか一つを広いダイナミック・レンジを有する撮像管
で構成し、他の一つを時間的応答特性の良い撮像管で構
成し、前記設定手段により診断目的部位に応じていずれ
かの撮像管を選択動作し得るようにしたことを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、この発明の一実施例で桑る診断用Ｘ線テレビ
ジョン装置の概略ブロック図である。

第１図において、Ｘ線管１は被検体２にパルスＸ線を曝
射する。イメージインテンシファイア（■φＩ）３は上
記Ｘ線管１で曝射されたＸ線による被検体透過Ｘ想像を
入力し、このＸ線像を光学像に変換する。

光学系装置４は、工・■６の出力螢光面の前方に配置さ
れる。光学系装置４は、上記■・Ｉ６の出力螢光面に結
像された光学像からの光を平行光線に変換する１次レン
ズ４ａと、２台のＸ！テレビカメラ５，６のＪｔｕ　ｆ
Ｊ　’ｆｌ入力面の前方にそれぞれ配置されると共に上
記撮像管入力面に前記光学像を結像するための２次レン
ズ４ｂ、４ｃを有スルいわゆるタンデム・レンズ系と、
前記１次レンズ４ａを透過した工・■６の出力螢光像を
たとえば５０：５０の光量に分配して２台のＸ線テレビ
カメラ５，６の撮像管入力面にそれぞれ導くための固定
ハーフ・ミラー４ｄと、２次レンズ４ｂ　、　４ｃの前
方に配置されると共に２次レンズ４ｂ　、　４ｃに入射
する出力螢光像の光量を自動調節する光学絞９（オート
・アイリス）４ｉ＋４ｊとより構成されている。

前記２台のＸ線テレビカメラ５．６のそれぞれに装備さ
れている撮像管５ａ　、　６ａはビジコン型撮像管であ
ジ、例えはビジコン、プランビコン。

カルニコン、シリコン・ビジコン、ニュービコン。

サチコン（以上商品名）等を使用することができ、これ
らの内、特にダイナミック・レンジの広くとれる撮像管
と応答特性の良い撮像管とを組み合わせて使用すること
が望ましい。

偏向・フォーカス回路７ａ　、７ｂはそれぞれｔｉｔ像
営５ａ、６ａを駆動するものである。このうち一方の回
路７ａば、走査周波数を下げて緩速走査モードとなるよ
うにされ、他力の回路７ｂは、通常の周波数の定常走査
モードとなるように設定されている。８はテレビジョン
用同期信号発生回路である。切換手段たる切換スイッチ
９ば２台のＸ線テレビカメラ５．６からの２系統の映像
信号の内、一方を選択し、同ル」信号発生回路８及び偏
向・フォーカス回路７ａ、７ｂを調ｊ征することによっ
て走査モードを切換えるものである。

ローパス・フィルタ１０は切換スイッチ９で選択された
映像信号の周波数帯域幅を限定する。Ａ／Ｄ変換器１１
は上記映像信号をディジタル信号に変換し、このディジ
タル信号に変換された映像信号は一旦デイジタル・フレ
ーム・メモリー１２に格納される。ディジクル・ビデオ
・プロセッサ１６は一枚の画像内又は多数の画像間のデ
ィジタル信号な積和演算処理して診断に最適な画像信号
に変換する。Ｄ／Ａ変換器１４は上記画像信号をアナロ
グ要挨し、このアナログ変換された画像信号はテレビジ
ョン・モニタ１５で画像表示に供される。

Ｘ形メコントローラ１６は、頗■６己Ｘ　ｆａＩ管１か
らのＸ線曝射を制御するためのものであり、Ｘ線コント
ロー２１６の出力に基づいて、Ｘ線高′亀圧発生装置１
７から上記Ｘ線管１に印加する高電圧を発生するように
なっている。視野絞シ１８＆まｘＨ管１の前面に配置さ
れて、Ｘ線曝射範囲を限定するものである。造影剤注入
装置１９は被検体２の血管内に血管造影剤を注入するも
のである。

システム・コントローラ２０は、この診断用Ｘ線テレビ
ジョン装置の全システムを制御するためのものであり、
例えば２台のＸ線テレビカメラ５゜乙の同期信号を作り
出すだめの基本クロンＩクツ々ルスを発生したり、Ｘ線
曝射のタイミング等各システム制御のタイミングノきル
スを発生すると」（に、設定手段たるシステム・コンソ
ール２１力・ら各種設定パラメータを入力することによ
って、９Ｊ換えスイッチ９．ローノくス・フィルタ１０
　、Ａ／Ｄｉ換器１１．ディジタル・ビデオ・）”ロセ
ツサ１６゜、Ｌ）　／　Ａ変換器１４′４ｊ−に各種７
１７制御領号を送ｐ、Ｘ線テレビカメラ５又は６を選択
しｆｃ　、り　、或をま走査モードを切シ換えたシする
ものである。又、ディジタル・ビデオ・プロセッサ１６
で行なう演算処理は、システム・コントローラ２０によ
って制御されるが、その演算内容を記述するためのパラ
メータ設定は、システム・コンソール２１を介して入力
される。

以上のように構成された診断用Ｘ線テレビジョン装置の
作用につい°て説明する。

先ず、被診断部位が人体頭部のように、動きは持たない
が、広いダイナミック・レンジを必要としている場合に
ついて説明する。

被診断部位が動きを持たないと、撮像管の残像は画質に
あま９影響しなくなる。従って、第１図のビジコン型撮
像管動作の等価回路で説明したように、過渡応答の時定
数τを大きくしても問題がない。そのため、撮像管の光
導電膜の静電容量Ｃを十分大きくできるので、ダイナミ
ック・レンジの上限を決める最大信号を大きくとること
ができ広いダイナミック拳レンジが得られる。そして、
例えば撮像管５ａとして広いダイナミック・レンジをと
れる撮像管を選定する。次に、ダイナミック・レンジの
下限を決定する雑音に着目する。一般に、ビジコン型撮
像管の雑音はショット雑音。

熱雑音、及び回路雑音の６種類であシ、それらのいずれ
も周波数帯域幅に対して単調増加関数の関係にある。従
って、撮像管の走査周波数を下げることによって雑音を
減少させ、ダイナミック・レンジを広げることができる
。この走査周波数を下げることは、走査モードを前記緩
速走査モードにすることであフ、偏向・フォーカス回路
７ａ及び同期信号発生回路８において走査周波数を下げ
て設定することによって実現できる。

このように被診断部位が広いダイナミック・レンジを必
要としている場合、術者がシステムコン／　−＃　２１
　ヲ操作することにょシ、システムコントローラ２０は
切換スイッチ９を制御し、切換スイッチ９はＸ線テレビ
カメラ５．偏向・フォーカス回路７ａ、同期信号発生回
路８を選択１−る。そのため、被検体透過Ｘ線像が１・
工６で光学像に変換され、光学系装置４で２方向に分配
された内、Ｘ線テレビカメラ５の撮像管５ａで変換され
た映像信号のみが切換スイッチ９を介してローパスフィ
ルタ１０へ送られる。そして、この撮像管’５　ａの映
像信号の周波数帯域幅力順定され、Ａ／Ｄ変換器１１で
ディジタル信号に変換され、ディジタル・フレーム・メ
モリー１２に一旦格納される。

そして、ディジタル拳ビデオゆプロセッサ１６は一枚の
画像内又は多数の画像間のディジタル信号を積和演算処
理して診断に最適な画像信号に変換する。この画像信号
はＤ　／　Ａ変換器１４でアナログ変換され、テレビジ
ョン・モニタ１５において広ダイナミック・レンジで画
像表示される。

又、この際、切換スイッチ９は、光学絞り４１を拡げて
光導電股上に入射する光量を増加させ撮像管５ａの出力
信号を増大させると共に、偏向・フォーカス回路７ａ及
び同期信号発生回路８を選択し緩速走査モードとし、走
査周波数を下は雑音を減少させさらにダイナミック・レ
ンジを広げることを可能とする。

一方、被診断部位が心舷のように、定常的な運動をして
いる場合について説明する。

被診断部位が定常的な運動をしていると、撮像管の残像
は画質に対して重要な要素となる。っまシ、７Ａ像のた
め画像が２重になったりしてａＩｊ質の低下が生ずる。

従って過渡応答の時定数τを小さくして低残像としなけ
ればならない。従って、光導電膜の静電容量Ｃが小さい
撮像管を用いることが良い。しかし、静電容量Ｃがあま
り小さすぎると、信号電流も小さくなシすぎるので適当
な範囲で選ぶ必要がある。又、第１図の説明において、
撮像管の応答特性を決めるのは時定数τ＝　ＣＸ　Ｒｂ
であると述べたが、このことから撮像管は特にビームφ
インピーダンスＲｂを下げたものを用いた方がよい。以
上のように例えば撮像管６ａとして、低残像のため時定
数τの小さい時間的応答特性の良い撮像冒乞選定する。

尚、撮像管の雑音を下げるために走査周波数を下げると
時間分解能が低下し、逆に時間分解能を上げるために走
査周波数を上げると雑音が増えるため、走査周波数は適
当の範囲で選び、定常的な運動をしている診断部位を撮
影する通常の走査モードとするよう偏向・フォーカス回
路７ｂで設定する。

このように被診断部位が時間的応答特性の良いものを必
要としている場合、術者がシステムコンソール２１を操
作することにより、システムコントローラ２０が切換ス
イッチ９を制御し、切換スイッチ９はＸ勝テレビカメラ
６、偏向・フォーカス回路７ｂを選択する。そのため、
被検体透過Ｘ線像が■・工６で光学像に変換され、光学
系装置４で２方向に分配された内、Ｘ線テレビカメラ乙
の撮像管６ａで変換された映像信号のみが切換スイッチ
９を介してローパスフィルタ１０へ送られる。そして、
この撮像管６ａの映像信号の周波数帯域幅が限定さル、
Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換され、ディジ
タル・フレーム・メモリー１２に一旦格納される。そし
て、ディジタル・ビデオ・プロセッサ１３は一枚の画像
又は多数の画像間のディジタル信号を積和演算処理して
診断に最適な画像信号に変換する。この画像信号はＤ／
Ａ変換器１４でアナログ変換され、テレビジョン・モニ
タ１５において時間的応答特性の良い画像が表示される
。

又、この際、切換スイッチ９は、偏向・フォーカス回路
７ｂを選択し、通常の走査モードとし、時間分解能が上
がる。

以上のように２つの撮像管において、一方の広ダイナミ
ック・レンジタイプの撮像管を使用し、他方を時間的応
答特性の良いタイプの撮像管を使用し、又２つの偏向・
フォーカス回路において、一方を緩速走査モードとなる
走査周波数に設定し、他方を通常の走査モードとなる走
査周波数に設定することにより、被診断部位に応じて術
者が選択し撮像管或は走査モードを使い分けることによ
って一台の装置で適切な診断画像が得られる。

この発明は前記実施例に限定されるものではなく、この
発明の要旨の範囲内で種々の変形例を包含することは言
うまでもない。

例えば、前記実施例では、撮像素子たる撮像管としてビ
ジコン型撮像管を使用した例についてその構成を述べた
が、他の撮像素子を用いる場合でも基本的な概念は同じ
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によると、被診断部位の
性質に応じてあらかじめ用意された複数の撮像管あるい
は走査モードを使い分けることにより、常に最良の診断
情報を供給できる診断用Ｘ線テレビジョン装置を提供で
きる。従って、一台の装置で診断部位に応じた最良の画
質が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はビジコン型撮像管動作の等価回路図、第２図は
この発明の一実施例である診断用Ｘ線テレビジョン装置
の概略ブロック図である。 １・・・Ｘ線管、　６・・・■・■、４・・・光学系装
置、５．６・・・Ｘ綜テレビカメラ、５ａｌ（Ｓａ・・
・撮像管、７ａ、７ｂ・・・偏向・フォーカス回路、８
・・・テレビジョン用同期信号発生回路、９・・・切換
スイッチ、１１・・・Ａ／Ｄ変換器、１６・・・ディジ
クルビデオプロセッサ、２０・・・システムコントロー
ラ、２１・・・システムコンソール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｘ線管よシ発せられ、被検体を透過したＸ線像をイメー
   ジインテンシファイアで光学像に変換し、この光学像に
   基づいてＸ線透過像を画像表示する診断用Ｘ線テレビジ
   ョン装置において、前記イメージインテンシファイアか
   らの光学像を複数方向に分配する光学系装置と、複数方
   向に分配された光学像をそれぞれ入力してこれらを映像
   信号に変換する複数のＸ線テレビカメラと、これらのテ
   レビカメラをそれぞれｊ駆動する偏光・フォーカス回路
   と、前記複数の映像信号の内一つを選択すると共に前記
   複数の偏光・フォーカス回路の内一つを選択する切換手
   段と、該選択を任意に外部から操作できる設定手段とを
   少なくとも具備し、前記複数のＸ線テレビカメラの内、
   いずれか一つを広いダイナミック・レンジを有する撮像
   管で構成し、他の一つを時間的応答特性の良い撮像管で
   構成し、前記設定手段により診断目的部位に応じていず
   れかの撮像管を選択動作し得るようにしたことを特徴と
   する診断用Ｘ線テレビジョン装置。